CN101355141A - 有机电致发光元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供有机电致发光元件，为了改进有机电致发光元件的发光效率和发光寿命，提供改善发光层中发光材料分散性的方法。本发明的元件构成是具有配置在基板上的阳极与阴极构成的电极，和夹在前述阴极和阳极间的有机发光层，其特征在于前述发光层含有主体材料、发光材料和为改善发光材料分散性用的掺杂剂，该掺杂剂使用非发光性化合物，或者与发光材料一起使用电流促进材料。前述发光性化合物的情况与所使用的多种发光材料相同，但这种情况优选发光波长近似者。另外通过将发光材料和掺杂剂投入一个蒸镀用器皿中进行蒸镀，降低蒸镀温度，提高发光材料的分散性，还获得特性的改善。因此，可以制得发光效率高、发光寿命长的发光元件。

Description

有机电致发光元件
本申请为申请号02811818.9、申请日2002年6月13日、发明名称“有机电致发光元件”的分案申请。
技术领域
本发明涉及使用有机化合物的发光元件，更详细地讲，涉及采用发光层内掺入多种化合物制成的高亮度、高效率、高驱动耐久性的发光元件，尤其是有机电致发光元件(有机EL元件)。
背景技术
有机EL元件作为高速响应性及高效率的发光元件正积极地进行应用研究。图1A、1B与1C示出了该有机EL元件的基本构成[例如参照Macromol.Symp.125，1-48(1997)]。
如图1A、1B与1C所示，一般有机EL元件由设在透明基板15上的透明电极14和金属电极11，及夹持在这些电极之间的多层有机膜组成的有机层构成。
图1A中，有机层由发光层12和空穴输送层13构成。作为透明电极14，可以使用功函数大的ITO等，使之具有由透明电极14向空穴输送层13注入空穴的良好特性。作为金属电极11使用铝、镁、或采用这些金属形成的合金等功函数小的金属材料，使之对发光层12有良好的电子注入性。这些电极可以使用厚50-200nm的膜。
发光层12可以使用具有电子输送性和发光特性的喹啉酚铝配位化合物等(代表例是下述表示的Alq3)。而，空穴输送层13可以使用例如，联苯二胺衍生物(代表例为下述表示的α-NPD)等具有给电子性的材料。
具有以上构成的元件呈现整流性，外加电场使金属电极11成为阴极、使透明电极14成为阳极时，电子由金属电极11注入到发光层12，空穴由透明电极14通过空穴输送层13注入到发光层12。
注入的空穴和电子通过在发光层12内再结合产生激发子进行发光。这时空穴输送层13起电子阻隔层的作用，因此在发光层12/空穴输送层13界面的再结合效率提高、发光效率提高。
此外，图1B中，在图1A的金属电极11与发光层12之间设电子输送层16。因此将发光和电子空穴输送分离，通过形成效果更好的整流子整流构成，可以进行高效率的发光。作为电子输送层16，例如，可以使用噁二唑衍生物等。
迄今，一般有机EL元件使用的发光，是发光中心的分子从单重态激发子变成基态时发出荧光。而目前不是研究利用经由单重态激发子的荧光发光元件，而是在进行利用经由三重态激发子的磷光发光元件的研究。
已发表的代表性的文献有：
文献1：Improved Energy Transfer In Electrophosphorescent Device(D.F.O’Brien等Applied Physics Letters Vol.74，No.3，P.422(1999))。
文献2：Very High-efficiency Green Organic Light-emitting DevicesBased On Electrophosphorescence(M.A.Baldo等，Applied PhysicsLetters Vol.75，No.1，p.4(1999))。
这些文献中主要使用图1C所示的四层结构的有机层。该有机层从阳极侧起由空穴输送层13、发光层12、激发子扩散防止层17，电子输送层16构成。所使用的材料是下述所表示的载流子输送材料和磷光发光性材料。各种材料的简称如下。
Alq3：喹啉酚铝配位化合物
α-NPD：N4，N4’-二萘-1-基-N4，N4’-二苯基-联苯基-4，4’-二胺
CBP：4，4’-N，N’-二咔唑-联苯
BCP：2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲绕啉
ptoEP：铂-八乙基卟啉配位化合物
Ir(ppy)3：铱-苯基吡啶配位化合物
Figure A20081021518800051
Figure A20081021518800061
此外，Forrest.et al.，Nature，403，p750中揭示了多层结构的EL元件中使用CBP作为发光层的主体材料，使三重态与单重态间的能量由Ir(ppy)3的绿色发光材料层转移到DCM(二氰基亚甲基)的红色发光层的方式。
这些与本发明的差别是共存的发光材料的发光波长分离，或形成方法没有真空蒸镀混合物等，详细情况在实施例等中进行详述。
上述，使用磷光发光的有机EL元件，在低电压下不仅保持电子、空穴的平衡，而且在低电压下使更多的载流子注入发光层，这对高亮度化、高效率化是个重要的课题。
然而，上述磷光材料中电荷注入性与电荷输送性低，在低电压下也很难流过很多的电流。
另外，众知一般大多数的有机材料在蒸发时形成许多分子的聚集体(簇(cluster))，形成这种簇的发光层，发光材料的浓度局部地增高，认为这成为降低元件发光效果的原因。
此外，有机材料，例如发光层中由于同种分子之间的结晶化等引起性能劣化这也成为问题。
根据以上的背景期望获得高发光亮度，并实现长寿命的发光元件。
发明内容
本发明目的在于改进上述背景技术，在使用有机发光材料的有机EL元件方面，提供可低电压驱动，可高亮度化、高效率化、高耐久性的发光元件。
本发明的发光元件其特征在于是具有配置在基板上的阳极与阴极构成的电极、和前述电极间有有机发光层的发光元件，前述发光层含有发光材料和为改善发光材料分散性用的掺杂剂。
另外，本发明的发光元件其特征在于前述掺杂剂由发光性化合物构成，且前述发光材料的发光波长光谱与前述发光性化合物的发光波长光谱在主要部分有重合。
前述发光材料与发光性化合物的发光波长与量子收率的关系，优选发光波长短的量子收率比发光波长长的量子收率大。
前述发光材料与发光性化合物的至少1种，是金属配位化合物和/或有机化合物，优选各个的HOMO能级不同。
这些的发光材料和发光性化合物的发光光谱的峰波长之差优选是30nm以下。
前述发光材料和发光性化合物，优选由具有相同的配位基骨架、配位基骨架的取代基分别不同的多个金属配位化合物构成，金属配位化合物的中心金属优选是铱。
另外，本发明是将发光材料和发光性化合物混合后放入加热容器中进行真空蒸镀为特征的制造方法。
此外，本发明是前述掺杂剂由非发光性化合物组成为特征的发光元件。
前述非发光性化合物优选是沸点比前述发光材料低的化合物。
前述非发光性化合物的带隙优选比前述发光材料的带隙大。
优选根据有机发光层内的位置使有机发光层中的发光材料与前述非发光性化合物的比例变化。在发光效率上优选发光材料是磷光发光材料。
此外，本发明是前述有机发光层含有发光材料和电流促进材料为特征的发光元件。
前述电流促进材料是发光性材料，优选该材料的量子收率比前述发光材料低，另外发光光谱的峰波长之差优选是30nm以下。
前述电流促进材料的带隙优选比前述发光材料的带隙大。
附图的简单说明
图1A、1B与1C是表示本发明的发光元件一个例子的概念图。
图1A表示有机层为二层的元件结构，图1B表示有机层为三层的元件结构，图1C表示有机层为四层的元件结构。
图2表示本发明使用的发光材料和发光性化合物的发光谱图，该场合表示Ir配位化合物C与Ir配位化合物D的光谱。横座标是发光波长、纵座标是用发光峰规格化的值。表明发光光谱的主要区域重合。
图3是表示比较例发光光谱的图。说明发光光谱的重合少，峰波长也分离的样子。
具体实施方式
本发明的发光元件是具有阳极和阴极，及夹持在阳极与阴极间的有机发光层的发光元件。有机发光层的层结构没有特殊限定，可列举图1A、1B与1C所示之类的结构。
本发明的发光元件，其特征是有机发光层含有发光材料和为改善发光材料分散性用的掺杂剂、尤其是含有发光性化合物或非发光性化合物，或者含有电流促进材料。作为上述掺杂剂的作用，可列举带来以下的改善效果：
(1)使用难以引起载流子注入或载流子移动的发光层，例如，使用磷光发光材料的发光层的元件中，通过使元件电流增加，也实现驱动电压的降低及发光的高效率化。
(2)通过抑制发光层中的结晶化反应实现长寿命化。
(3)采用与发光材料一起进行蒸镀的方法降低蒸镀温度。
(4)通过改变发光层中的发光部位实现亮度的增加等。
本发明的发光元件，有机发光层以外的结构与同样的发光元件比较时，有机发光层不只是单一的发光材料，由于具有发光材料与发光性化合物组成的混合发光层，因此具有外加同等的电压时可流过多的电流，或可获得更大的发光亮度，且连续驱动时具有长时间耐久性等的特征。
作为掺杂剂是发光性化合物的场合，可以使用其发光量子收率比主体发光材料低的化合物。因此，主体发光材料赋予发光亮度的大部分，可减少来自作为掺杂剂的发光性化合物的发光亮度。
作为掺杂剂的第二个功能，具有使发光层中存在的发光材料稳定化的功能。此时发光性化合物最好是具有与发光材料不同的分子结构，阻碍在基态下的结晶化或二聚物化反应，阻碍激发态下的结合体形成。例如就金属配位化合物的结构而言，优选基本骨架不变，具有不同取代基的化合物等，与发光材料发光特性相似，且分子结构不同的化合物。
作为掺杂剂的第三个功能，具有蒸镀时控制分子流的功能。采用将蒸发温度不同的多种材料混合进行加热蒸镀的方法，在发光材料蒸发时可以抑制形成类似微结晶的簇。例如，可期待氟化的有机化合物与发光材料同时进行蒸镀的效果。
例如作为氟化的铱配位化合物的配位基可考虑如下述的化合物。
Figure A20081021518800091
作为掺杂剂使用发光性化合物的场合，重要的是尽量获得单一的发光色。尤其是优选和发光材料的发光波长光谱主要的部分重合、或发光光谱的峰波长之差为30nm以下。
例如发光材料发红光的场合，发光材料与发光性化合物的发光强度比为10∶1时，模拟的结果若发光光谱峰波长之差在30nm以下，则证明CIE座标没大变化。因此，从获得高色纯度发光的观点来看，优选发光材料与发光性化合物的发光光谱峰波长之差为30nm以下。
这样的话，即使是发光材料与发光性化合物的双方发光的场合，也可以制作色纯度变化少的元件。另外，如引起能量由发光性化合物向发光材料转移的场合，由于能量差少故具有容易引起能量转移的优点。
另外，通过使发光性化合物的带隙比发光材料的带隙大，空穴与电子与发光性化合物相比更容易在发光材料上引起再结合，可以获得主要来自发光材料的发光。
本发明中，若根据有机发光层内的位置使发光材料与发光性化合物的比例变化，则可以控制发光层内的电子与空穴的分布，可容易调整发光层内的电子-空穴的再结合位置。因此，可以制作发光色好、高效率的元件。
再者，所谓本发明中的非发光性化合物，是指发光性比上述发光性化合物明显差的化合物，单独用时EL不发光、对EL元件的发光没贡献。
这里若对发光层的组成加以描述，一般使发光材料分散在有导电性的主体材料中使用，但也可以只是发光材料构成。而且，本发明除此之外另一特征是加入掺杂剂。作为主体材料，例如有CBP、TAZ等，作为本发明使用的掺杂剂，例如可例举化合物A、CBP、Ir配位化合物A。
作为发光材料，例如可以使用Ir配位化合物B、Ir(ppy)3、Ir配位化合物C等。
前述所示化合物以外的结构如下。
Figure A20081021518800111
实施例
对实施例1、实施例2中使用的元件制作工序的相同部分进行说明。
本实施例中，作为元件结构，使用图1C表示的有机层为四层的元件。在玻璃基板(透明基板15)上形成厚100nm的ITO(透明电极14)图形。在10-4Pa的真空室内利用电阻加热在该ITO基板上真空蒸镀以下的有机层和电极层，连续制膜。
使对向的电极面积为3mm2制图。
空穴输送层13(40nm)：α-NPD
发光层12(40nm)：主体材料+发光材料+发光性化合物
激发子扩散防止层17(10nm)：BCP
电子输送层16(30nm)：Alq3
金属电极层1(15nm)：AlLi合金(Li含量1.8重量％)
金属电极层2(100nm)：Al
实施例1
使用CBP作为发光层的主体，按7重量％的浓度向发光层掺入作为发光材料的Ir配位化合物C，并掺入作为发光性化合物的Ir配位化合物A3重量％，制作元件。这里使用的Ir配位化合物A具有使流入元件的电流增大的功能，兼起电流促进材料的作用。
(比较例11)
除了不掺入发光性化合物的Ir配位化合物A以外，其他与实施例1同样地制作元件。
对这些的元件外加10V的直流电压，将测定此时的电流与亮度的结果示于表1
表1
  电流(mA/cm2)   亮度(cd/m2)
  实施例1   80.2   806
  比较例11   11.8   426
加Ir配位化合物A作为发光性化合物的实施例1，电流、亮度均升高。另外，由于元件电流大幅度增加，因此也可确认Ir配位化合物A的电流促进效果。
发光光谱除发现Ir配位化合物C发光外，还发现Ir配位化合物A发光。
Ir配位化合物C具有峰值620nm的发光光谱、Ir配位化合物A是610nm为峰值的发光光谱。由于发光光谱的峰值之差是30nm以下，因此CIE座标中没有大的变化。
配位化合物A的量子收率为0.3、而Ir配位化合物C的量子收率为0.66。这里，量子收率如下述地决定。
φ(样品)/φ(标准品)
＝[Sem(样品)/Iabs(样品)]/[Sem(标准品)/Iabs(标准品)]
φ(样品)：测定试样的量子收率
φ(标准品)：标准物质的量子收率
Iabs(标准品)：标准物质在激发波长下的吸收系数
Sem(标准品)：相同波长下激发时标准物质的发光光谱面积强度
Iabs(样品)：测定试样在激发波长下的吸收系数
Sem(样品)：相同波长下激发时测定试样的发光光谱面积强度
这里所说的量子收率φ用Ir配位化合物G(后述)的φ为标准1的相对值表示。Iabs使用UV分光光度计(岛津制作所UV3100)进行测定，Sem使用荧光光谱仪(日立制作所F4500)进行测定。
实施例2
使用CBP作为发光层的主体，在40nm发光层中空穴输送层侧的厚度10nm的区域，将作为发光材料的Ir配位化合物C按7重量％的浓度，而作为发光性化合物的Ir配位化合物A按3重量％掺入，其余的30nm只将Ir配位化合物C按7重量％的浓度进行共蒸镀制作元件。这里使用的Ir配位化合物A具有使流入元件中的电流增大的功能，也兼起电流促进材料的作用。
对该元件和比较例11的元件外加10V的直流电压，将比较这时的电流与亮度的结果示于表2。
表2
  电流(mA/cm2)   亮度(cd/m2)
  实施例2   23.5   621
  比较例11   11.8   426
由表2可确认与比较例11相比，实施例2的元件其电流、亮度均升高，在发光层的一部分即使掺入发光性化合物也有电流、亮度的增加作用。这里把Ir配位化合物A和Ir配位化合物C的量子收率与带隙示于下表。Ir配位化合物A的带隙大、量子收率小。
表3
  量子收率   带隙
  Ir配位化合物A   0.3   2.02eV
  Ir配位化合物C   0.66   2eV
将实施例1与实施例2进行比较，看出实施例2的发光光谱中来自Ir配位化合物A的发光比实施例1弱，来自Ir配位化合物C的发光的比例增高。这是由于电流促进效果使空穴的注入变得容易，电子-空穴的再结合与发光主要由Ir配位化合物C引起的缘故。
实施例3
本实施例中，作为元件结构使用图1C表示的有机层为四层的元件。在玻璃基板(透明基板15)上形成厚100nm的ITO(透明电极14)膜进行制图。在10-4Pa的真空室内采用电阻加热在该ITO基板上进行真空蒸镀以下的有机层和电极层，连续制膜。进行图形化使对向的电极面积为3mm2。
空穴输送层13(40nm)：FLO3(以下结构式)
发光层12(40nm)：主体材料+发光材料1+发光材料2
电子输送层17(50nm)Bphen(以下结构式)
Figure A20081021518800142
电子注入层16(1nm)：KF
金属电极层(100nm)：Al
发光层12的形成中，使用Ir配位化合物C作为发光材料1，使用Ir配位化合物D作为发光材料2。
(Ir配位化合物D)
Figure A20081021518800143
等量称取Ir配位化合物C与Ir配位化合物D，用玛瑙研钵边研成结晶形状边搅拌，进行混合制造混合物粉体。
把该混合物粉体投入蒸镀用器皿中与作为主体材料的CBP进行共蒸镀。上述的Ir配位化合物C与Ir配位化合物D的混合物在重量比为7％的条件下进行共蒸镀。
将这样地制作的元件的特性表示如下。
(比较例31)
作为发光材料只使用发光材料1的Ir配位化合物C。
(比较例32)
作为发光材料只使用发光材料2的Ir配位化合物D。
将这类元件的评价结果示于下表。
表4
Figure A20081021518800151
本实施例的元件在100cd/m2亮度时进行发光用的驱动电压是5.7V，虽然比比较例31的5V略高，但比比较例32的7.5V大幅度地低电压化。
此外电流效率(单位cd/A)13.5cd/A也比比较例31的7.6cd/A、比较例32的6.8cd/A大幅地升高。
这在电力效率方面也同样，与比较例31的4.81m/W、比较例32的2.91m/W相比，本实施例可以成功地制作7.61m/W这种极高效率的元件。
此外，测定该元件自初期亮度1000cd/m2连续驱动下亮度减半时间，结果，与比较例31的50小时、比较例32的5.4小时相比，本实施例为52小时，成功地获得大幅度改善。亮度减半时间具有比较例32的10倍的改善效果，因此认为本发明的效果特别大。
本实施例Ir配位化合物C的量子收率为0.66，而Ir配位化合物D的量子收率为0.92。发光波长峰值Ir配位化合物C为620nm，而Ir配位化合物D为595nm。
然而，发光波长虽然与Ir配位化合物D相同是595nm，但使用量子收率低为0.29的Ir配位化合物I的场合，300cd/m2亮度下的发光效率，减半寿命均比使用Ir配位化合物D的元件差。由此可知，更希望发光波长短的发光材料的量子收率比发光波长长的发光材料的量子收率大。
表5
发光材料   效率(300cd/m2)cd/A 减半寿命(小时)
  Ir配位化合物C+Ir配位化合物D 11.1 93
  Ir配位化合物C+Ir配位化合物I 8.3 18.2
(Ir配位化合物I)
Figure A20081021518800161
若研究本实施例使用的铱配位化合物的最高被占轨道(以下简称HOMO)能级与最低空轨道(以下简称LOMO)能级则为下表的结果。
表6
  Ir配位化合物c   Ir配位化合物d
  HOMO(eV)   -5.13   -5.32
  LUMO(eV)   -2.47   -2.6
铱配位化合物C其HOMO能级，LUMO能级均比铱配体D的情况高。
这里的电子能级的测定以采用周期伏安测量法测定氧化还原电位(测定设备名Electrochemical Interfase S I1287：Solartron公司制)和采用光吸收测定带隙的数据为基础，根据与另外方法测定的Ir配位化合物C的HOMO测定(测定器名AC-1理研仪器制)的结果的对比换算进行确定。
以下将本实施例使用的Ir配位化合物C与Ir配位化合物D的光致发光(在甲苯稀释溶液中的光激发发光光谱)示于图2。这两种化合物的发光光谱非常接近，发光波长光谱的主要部分重合。通过使用这种发光波长非常接近的发光材料，套色不准不明显。
本发明中使用的Ir配位化合物C与Ir配位化合物D在真空中的蒸发温度分别是267度、234度，一般有氟原子的铱配位化合物蒸发温度低。本发明的一个特征是通过使蒸发温度不同的发光材料混合后在同一个坩埚上蒸发可以控制蒸发时的分子流(例如控制簇尺寸)。
此外，测量流入本实施例中蒸镀所用加热容器的电流量时，可知混合物时的电流量低、受蒸镀时热的冲击少。将该结果表示如下表。
表7
发光材料 效率cd/A   器皿电流安培
  Ir配位化合物c   6.5   56.1
  Ir配位化合物c+Ir配位化合物d   12.8   53.7
(比较例33)
将由不同的器皿加热Ir配位化合物C与Ir配位化合物D时的比较示于下表。
表8
Figure A20081021518800171
与仅蒸镀Ir配位化合物C的情况相比，由不同的器皿蒸镀与Ir配位化合物D的混合发光层时，电流效率、电力效率也得到改善。另外，本实施例3的情况，在使用同一个器皿蒸镀两种配位化合物的场合，电流效率、电力效率比比较例31、33进一步得到改善。这估计是蒸镀时的温度由于使用混合物而降低，蒸镀温度降低而改善膜质量的缘故。
(比较例34)
作为以下的比较例，在混合Ir配位化合物G(下述结构式)和Ir配位化合物C之后进行蒸镀制作元件。
(Ir配位化合物G)
Figure A20081021518800181
Ir配位化合物G具有514nm的发光峰，而Ir配位化合物C由于在620nm具有发光峰，因此如图3所示发光光谱的重合少。说明本比较例的情况，其电流效率、电力效率均比本实施例低。由此可知，由于各发光材料的发光波长的重合部分比非重合部分大，故可以提高元件特性。
表9
Figure A20081021518800182
实施例4
本实施例中，作为元件结构使用图1C所示有机层为四层的元件。将玻璃基板(透明基板15)上厚100nm的ITO(透明电极14)图形化。
在10-4Pa的真空室内采用电阻加热在该ITO基板上真空蒸镀以下的有机层和电极层，连续进行制膜。发光层使用多种的发光材料。图形化使对向的电极面积为3mm2。
空穴输送层13(40nm)：FLO3
发光层12(40nm)：主体材料+发光材料1+发光材料2+发光材料3+发光材料4
电子输送层17(50nm)Bphen
电子注入层16(1nm)：KF
金属电极层(100nm)：Al
本实施例中使用Ir配位化合物C作为发光材料1，使用Ir配位化合物D作为发光材料2，使用Ir配位化合物E(下述结构式)作为发光材料3。
(Ir配位化合物E)
Figure A20081021518800191
使用Ir配位化合物F(下述结构式)作为发光材料4。
(Ir配位化合物F)
将Ir配位化合物C与Ir配位化合物D、Ir配位化合物E、Ir配位化合物F按3∶1∶2.5∶3.5的比例混合，制作混合物粉体。把该混合物粉体投入蒸镀用器皿中，与作为主体材料的CBP进行共蒸镀。对主体材料进行成膜使上述的Ir配位化合物的混合物重量比为7％。把这样制作的元件特性表示如下。
将这些的评价结果示于表10。
表10
Figure A20081021518800201
本实施例的元件发出100cd/m2发光亮度的驱动电压是4.2V，比比较例31的5V、比较例32的7.5V大幅地得到改善。此外电流效率(单位cd/A)为11.7，比比较例31的7.6cd/A、比较例32的6.8cd/A有大幅的上升，这种情况电力效率也同样，因此制作高效率的元件获得成功。
此外，测定了自该元件初期亮度1000Cd/m2的连续驱动下的亮度减半时间。本实施例为116小时，比比较例31的50小时、比较例32的5.4小时成功地获得大幅度的改善。亮度减半时间是比较例的20倍到20倍以上，说明本发明的效果特别大。
此外，研究流入本实施例的蒸镀器皿中的电流量时，结果表明混合物的情况电流量低、发光层成膜时的温度低、热破坏少。
将该结果示于下表。
表11
发光材料   器皿电流安培
  Ir配位化合物C   56.1
  Ir配位化合物C，D，E，F   55.7
实施例5
本实施例作为元件结构，使用图1B表示的有机层为三层的元件。在玻璃基(透明基板15)上形成厚100nm的ITO(透明电极14)膜进行图形化。
在10-4Pa的真空室内采用电阻加热在该ITO基板上真空蒸镀以下的有机层和电极层，连续进行制膜。图形化使对向的电极面积为3mm2。
空穴输送层13(40nm)：FLO3
发光层12(40nm)：主体材料+发光材料1+发光材料2
电子输送层17(50nm)Bphen
金属电极层(100nm)：Al
本实施例中使用化合物C(简称DCM)作为发光材料1。
(化合物C)
Figure A20081021518800211
作为发光材料的其他例子也可以是下述结构式的化合物D。
(化合物D)
使用前述Ir配位化合物C作为发光材料2。
等量称取化合物C与Ir配位化合物C、在玛瑙研钵中边研小结晶形状边搅拌，混合制作混合物粉体。把该混合物粉体投入蒸镀用器皿中与作为主体材料的CBP进行共蒸镀。
使上述的化合物C与Ir配位化合物C的混合物重量比为7％与主体材料进行共蒸镀。
实施例6
本实施例中，作为元件构成使用图1B表示的有机层为三层的元件。在玻璃基板(透明基板15)上对100nm的ITO(透明电极14)进行制图。在10-4Pa的真空室内利用电阻加热在该ITO基板上真空蒸镀以下的有机层和电极层，连续进行制膜。进行图形化使对向的电极面积为3mm2。
空穴输送层13(40nm)：FLO3
发光层12(40nm)：主体材料+发光材料1+发光材料2
电子输送层17(50nm)Bphen电子输注入层16(1nm)：KF
金属电极层(100nm)：Al
本实施例中，使用Ir配位化合物C作为发光材料1，使用Ir配位化合物H(下述结构式)作为发光材料2。
(Ir配位化合物H)
等量称取Ir配位化合物C与Ir配位化合物H，在玛瑙研钵中边研小结晶形状边搅拌、混合，制成混合物粉体。把该混合物粉体投入蒸镀用器皿中，与作为主体材料的CBP进行共蒸镀。
使上述的Ir配位化合物的混合物重量比为7％与主体材料进行共蒸镀成膜。
(比较例61)
只使用Ir配位化合物C作为发光材料，使其重量比为7％与主体材料进行共蒸镀成膜。
(比较例62)
只使用Ir配位化合物H作为发光材料，使其重量比为7％与主体材料进行共蒸镀成膜。
将这类元件的评价结果示于下表。
表12
Figure A20081021518800231
本实施例的元件发出100Cd/m2的发光亮度的驱动电压是5.7V。虽然比比较例61的5V略高，但比比较例62的5.8V已大幅度地低电压化，此外电流效率为10.5Cd/A，与比较例61的7.6cd/A相比，已大幅度地得到改善。这在电力效率方面也是同样，本实施例电力效率为5.9lm/W，与比较例61的4.8lm/w相比，制作极高效率的元件获得成功。
此外，该元件自初期亮度1000cd/m2的连续驱动下的亮度减半时间为80小时，与比较例61的50小时、比较例62的1.5小时相比，也成功地获得大幅度的改善。
本实施例在电流效率，电压效率方面不如比较例62，但比较例62的发光色向红方向改进。相对于比较例62的CIE座标(0.65，0.35)，本实施例是(0.68，0.33)。比较例61的发光为(0.68，0.33)与本实施例大致相同。另外亮度减半时间的改善为比较例62的10倍以上，说明本发明的效果特别大。
测定本实施例中使用的铱配位化合物的HOMO能级与LUMO能级的结果如下表，Ir配位化合物C的HOMO能级为-5.13eV，比Ir配位化合物H的HOMO能级-5.19eV高。
另外，Ir配位化合物C的LUMO能级为-2.47eV，比Ir配位化合物H的LUMO能级-2.6eV更高。
本发明中使用的Ir配位化合物C与Ir配位化合物H在真空中的蒸发温度分别是267度、230度，带有氟原子的Ir配位化合物蒸发温度低。本发明的特征之一是通过使蒸发温度不同的发光材料在同一个坩埚上蒸发，可以降低蒸镀温度，另外蒸发时可以使簇尺寸更小。
此外，测量流入本实施例蒸镀器皿中的电流量，结果表明混合物的情况电流量低，制作元件时因受热而劣化少。
将该结果示于下表。
表13
发光材料 效率cd/A   器皿电流安培
  Ir配位化合物c   6.5   56.1
  Ir配位化合物c+Ir配位化合物h 10 52.6
实施例7
本实施例中，作为元件构成使用在实施例1所述的条件下，图1C表示的有机层为四层的元件。
使用CBP作为发光层的主体，向发光层中按7重量％的浓度掺入作为发光材料的Ir配位化合物B，并掺入作为非发光性化合物的化合物A 3重量％，制作元件，但这里使用的化合物A具有使流过元件的电流增大的作用，兼起电流促进材料的作用。
(比较例71)
除了不掺杂化合物A以外，其他与实施例7同样地制作元件。
对这些的元件外加10V的直流电压，将测定此时的电流与亮度的结果示于下表。
表14
  电流(mA/cm2)   亮度(cd/m2)
  实施例7   50.1   386
  比较例71   36.3   312
由表14看出，实施例7的元件在电流和亮度上均比比较例71高，可确认非发光性化合物的添加效果，与作为电流促进材料的效果。另外，实施例7与比较例71的发光光谱大致相同，只观测到来自Ir配位化合物B的发光。
实施例8
使用TAZ作为发光层的主体，向发光层中掺入作为非发光性化合物的CBP 10重量％，作为发光材料的Ir配位化合物B 7重量％，制作元件。但这里使用的CBP具有使流过元件的电流增大的作用，兼起电流促进材料的作用。
(比较例81)
除了不掺入CBP以外，其他与实施例8同样地制作元件。对这些的元件外加10V的直流电压，将测定此时的电流与亮度的结果示于下表。
表15
  电流(mA/cm2)   亮度(cd/m2)
  实施例8   6.56   140
  比较例81   3.18   99.4
由表15看出实施例8的元件的电流和亮度均比比较例81高，可确认非发光性化合物的添加效果、与作为电流促进材料的效果。另外实施例8与比较例81的发光光谱大致相同，观测到只来自I r配位化合物B的发光。
这里CBP的带隙是2.5-3.0eV，比Ir配位化合物B的2eV大。
实施例9
除了发光层的构成外，形成与在前的实施例3所述的元件相同的元件。发光层使用主体材料和发光材料与非发光性化合物的混合物。
本实施例中，使用苯基异喹啉为配位基的Ir配位化合物C作为发光材料，使用化合物3(下述结构式)作为非发光性化合物。
(化合物3)
Figure A20081021518800261
等量称取Ir配位化合物C与化合物3，在玛瑙研钵中边研小结晶形状边搅拌、混合，制成混合物粉体，把该混合物粉体投入蒸镀用器皿中，在另外的蒸镀器皿中准备CBP作为主体材料，进行共蒸镀。使上述的Ir配位化合物C的混合物的重量比为20％与主体材料进行共蒸镀。
测量本实施例的混合物蒸镀时流入加热容器中的电流，结果电流量降低，可以大幅度地降低蒸发温度。这可以减轻元件制作时的热破坏，可以制作稳定的元件。
测定本实施例中使用的Ir配位化合物的HOMO能级与LUMO能级，结果如下表。
表16
Ir配位化合物C 化合物3
  HOMO   -5.13   -5.38
  LUMO   -2.47   -1.94
  带隙   2.66   3.44
由此可知作为发光材料的Ir配位化合物C的带隙比非发光性化合物3窄。
实施例10
除了发光层的构成外，其他形成与在前的实施例3所述元件相同的元件。发光层使用主体材料和发光材料与非发光性化合物的混合物。
本实施例中，使用化合物C作为发光材料，使用前述化合物3作为非发光性化合物。
等量称取化合物C与化合物3，用玛瑙研钵边研小结晶形状边搅拌、混合，制成混合物粉体。把该混合物粉体投入蒸镀用器皿中，与作为主体材料的CBP进行共蒸镀。使上述化合物C与化合物3的混合物重量比为7％，共蒸镀发光层。
实施例11(比较例71)
本实施例中，除了发光层以外，作为元件构成使用在实施例1所述的条件下，图1C表示的有机层为四层的元件。
使用CBP作为发光层的主体，向发光层中掺入作为发光材料的Ir配位化合物B 7重量％、按3重量％的浓度掺入作为电流促进材料用下述结构式表示的PBD，制作元件。
除了不掺入PBD以外，其他与实施例11同样地制作元件(比较例71)。
(PBD的结构式)
对这些的元件施加10V的直流电压，将测定此时的电流与亮度的结果示于表17。
表17
  电流(mA/cm2)   亮度(cd/m2)
  实施例11   62   450
  比较例71   36.3   312
由表17看出，实施例11的元件其电流和亮度均比比较例高，确认电流促进材料的效果。另外，实施例11与比较例71的发光光谱大致相同，只观测到来自Ir配位化合物B的发光。
该情况主体材料的CBP空穴输送性强，掺杂作为电子输送性材料的PBD等对元件电流增大效果好。
其他作为本发明中使用的电流促进材料，可以使用具有下述结构式的PySPy等作为电子输送性材料，但本发明不受这些限定。
(PySPy的结构式)
Figure A20081021518800281
实施例12(比较例81)
本实施例，除了发光层以外，作为元件结构使用在实施例1所述的条件下，图1C表示的有机层为四层的元件。
使用TAZ作为发光层的主体，向发光层中掺入作为发光材料的Ir配位化合物B 7重量％、按3重量％的浓度掺入作为电流促进材料用下述结构式表示的NPD，制作元件。
除了不掺入NPD以外，其他与实施例12同样地制作元件。该元件结构与比较例81相同。
(NPD的结构式)
Figure A20081021518800282
对这些的元件施加10V的直流电压，将测定此时的电流与亮度的结果示于表18。
表18
  电流(mA/cm2)   亮度(cd/m2)
  实施例12   82   180
  比较例81   3.18   99.4
实施例12的元件其电流、亮度均比比较例81高，可确认电流促进材料的效果。另外，实施例12与比较例81的发光光谱大致相同，只观测到来自Ir配位化合物B的发光。
此时由于主体材料TAZ是电子输送性材料，作为电流促进材料空穴输送性的NPD等适于使元件电流增加。
其他作为本发明的电流促进材料，可以使用具有下述结构式的m-MTDATA等作为空穴输送性的材料，但不限定于此。
(m-MTDATA的化学结构式)
Figure A20081021518800291
以上的实施例说明了使用主体材料的情况，但本发明即使是在不含主体材料的情况也显示出同样的效果。
这些结果表明发光亮度、发光效率与发光寿命均比不使用非发光性化合物的场合好。
如以上所说明，根据本发明可以使流入元件的电流量增加，还可低电压驱动，可提高亮度和发光效率。
本发明高效率的发光元件可应用于需要节能和高亮度的制品。作为应用例可以考虑显示装置、照明装置或印刷机的光源，液晶显示装置的逆光照明等。作为显示装置，可以制成节能及高目视性、重量轻的平板显示器。另外，作为印刷机的光源，可以把现在普遍使用的激光束印刷机的激光光源部分更换成本发明的发光元件。单独在显示器上配置可编址的元件，通过对感光鼓进行所期望的曝光形成图象。通过使用本发明的元件，可以大幅度地减少装置体积，有关照明装置及逆光照明，可期待本发明的节能效果。

Claims (15)

1.一种发光元件，具有配置在基板上的阳极与阴极构成的电极，和夹在前述阳极和阴极间的有机发光层，其特征在于前述有机发光层含有主体材料、发光材料和为改善该发光材料分散性用的掺杂剂，前述掺杂剂由非发光性化合物组成。
2.权利要求1所述的发光元件，其特征在于前述非发光性化合物的带隙比前述发光材料的带隙宽。
3.权利要求1所述的发光元件，其特征在于根据有机发光层内的位置使前述发光材料与非发光性化合物的比例变化。
4.权利要求1所述的发光元件，其特征在于前述非发光性化合物含有氟原子。
5.权利要求1所述的发光元件，其特征在于前述发光材料是磷光发光材料。
6.权利要求1所述的发光元件的制造方法，其特征在于将发光材料和至少一种的非发光性化合物混合，通过对该混合物加热进行真空蒸镀形成前述有机发光层。
7.权利要求6所述的发光元件的制造方法，其特征在于前述发光材料和非发光性化合物的至少一种含有氟原子。
8.权利要求1所述的发光元件，其特征在于前述掺杂剂由电流促进材料构成。
9.权利要求8所述的发光元件，其特征在于前述电流促进材料是发光性化合物，该电流促进材料的量子收率比前述发光材料低。
10.权利要求8所述的发光元件，其特征在于前述电流促进材料与前述发光材料的发光光谱的峰波长之差在30nm以下。
11.权利要求8所述的发光元件，其特征在于前述电流促进材料的带隙比前述发光材料的带隙大。
12.权利要求8所述的发光元件，其特征在于根据有机发光层内的位置使前述发光材料的浓度和/或前述电流促进材料的比例变化。
13.权利要求8所述的发光元件，其特征在于前述发光材料和前述电流促进材料的至少一方是磷光发光材料。
14.权利要求8所述的发光元件，其特征在于前述有机发光层含有发光材料和电流促进材料与主体材料，前述主体材料是空穴输送性材料，前述电流促进材料是电子输送性材料。
15.权利要求8所述的发光元件，其特征在于前述有机发光层含有发光材料和电流促进材料与主体材料，前述主体材料是电子输送性材料，前述电流促进材料是空穴输送性材料。
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